Очистка сточных вод.

Очистка сточных вод - разрушение или удаление из них определенных веществ. Обеззараживание сточных вод - удаление из них патогенных микроорганизмов.

Важнейшая, наиболее сложная проблема - это защита поверхностных вод от загрязнения. Предусматриваются следующие экозащитные мероприятия: 1. Развитие безотходных и безводных технологий. Внедрение систем оборотного водоснабжения. 2. Очистка сточных вод.

3. Закачка сточных вод в глубокие водоносные горизонты. 4. Очистка и обеззараживание поверхностных вод, используемых для водоснабжения и других целей.

Главный загрязнитель поверхностных вод - это неочищенные сточные воды. Наиболее общепринятыми методами являются: механический, физико-химический, химический и биологический методы. В зависимости от степени вредности и характера загрязнений очистка сточных вод может производиться каким-либо одним способом или комплексом методов (комбинированный способ). В процессе очистки предусматривают обработку осадка (или избыточной биомассы) и обеззараживание сточных вод перед сбросом их в водоем.

При механической очистке из производственных сточных вод путем отстаивания и фильтрования удаляются до 90% нерастворимых механических примесей (песок, глинистые частицы, окалина) производственных стоков. Для этих целей применяют решетки, песколовки, песчаные фильтры, отстойники различных типов. Вещества, плавающие на поверхности сточных вод (нефть, смолы, масла, жиры, полимеры), задерживаются нефте и масло ловушками, либо выжигаются. Химические и физико-химические методы очистки наиболее эффективны для очистки производственных сточных вод. К основным химическим способам относят нейтрализацию и окисление. Для нейтрализации кислот и щелочей, в сточные воды вводят специальные реагенты (известь, кальцинированную соду, аммиак). Для окисления используют различные окислители(O₃, KMnO₄). При физико-химической очистке используются: 1. Коагуляция - введение в сточные воды коагулянтов (солей аммония, железа, меди, шламовых отходов и т.д.) для образования хлопьевидных осадков, которые затем легко удаляются. 2. Сорбция - способность некоторых веществ (бентонитовые глины, активированный уголь, силикагель, торф и др.) поглощать загрязнения. Методом сорбции возможно извлечение из сточных вод ценных растворимых веществ и последующее их утилизация. 3. Флотация - пропуск через сточные воды воздуха. Газовые пузырьки захватывают при движении вверх поверхностно активные вещества - ПАВ (нефть, масла, другие загрязнения) и образуют на поверхности воды легко удаляемый пенообразный слой. Для очистки коммунально-бытовых промышленных стоков целлюлозно-бумажных, нефтеперерабатывающих, пищевых предприятий широко используют биологический (биохимический) метод. Метод основан на способности искусственно вселяемых микроорганизмов использующих для своего развития органические и некоторые неорганические соединения содержащиеся в сточных водах (серо - водород, аммиак, нитриты, сульфиды). Очистку ведут с помощью естественных (поля орошения, поля фильтрации, биологические пруды) и искусственных методов (аэротенки, метантенки, биофильтры, циркуляционные окислительные каналы).

После осветления сточных вод образуется осадок, который сбраживают в железобетонных резервуарах (метантенках), затем удаляют на иловые площадки для подсушивания. Подсушенный осадок обычно используется как удобрение, но в последние годы в сточных водах стали обнаруживаться многие вредные вещества (в частности - тяжелые металлы), что исключает такой способ утилизации осадков.

Осветлённая сточных вод очищается в аэротенках - специальных закрытых резервуарах, по которым медленно пропускают стоки обогащенные кислородом и смешанные с активным илом. Активный ил представляет собой совокупность гетеротрофных микроорганизмов и мелких беспозвоночных животных (плесень, дрожжи, водные грибы), а также твердого субстрата. Важно правильно подбирать температуру, pH (водородный показатель), добавки, условия перемешивания, окислитель (кислород), чтобы в максимальной степени способствовать интенсификации гидробиоценоза, составляющего активный ил. После вторичного отстаивания сточные воды обеззараживают (дезинфицируют) с помощью соединений хлора или других окислителей. При этом способе уничтожаются патогенные бактерии, вирусы, болезнетворные микроорганизмы.

1908г, Санкт-Петербург, первое хлорирование воды.

В системах очистки сточных вод биологический метод является завершающим и после его применения сточные воды можно использовать в оборотном водоснабжении, либо сбрасывать в поверхностные водоемы.

В последние годы активно разрабатываются новые эффективные методы, способствующие экологизации процесса очистки сточных вод.

1. Электрохимические методы основанные на процессах анодного окисления и катодного восстановления: электрокоагуляции и электро-флотации.

2. Мембранные процессы очистки. Ультра фильтры, электродиализ.

3. Магнитная обработка. Позволяет улучшить флотацию взвешенных веществ.

4. Радиационная очистка воды, позволяет в кратчайшие сроки подвергнуть загрязняющие вещества окислению, коагуляции и разложению.

5. Озонирование: в сточных водах не образуется веществ, отрицательно воздействующих на естественные биохимические процессы.

6. Внедрение новых селективных типов сорбентов для избирательного выделения полезных компонентов из сточных вод с целью вторичного использования.

7. Закачка сточных вод в глубокие водоносные горизонты

Значительную роль в заражении водных объектов играют пестициды и удобрения, которые сливаются с поверхностными стоками с сельхоз угодий. Для предотвращения попадания загрязняющих стоков в водоемы необходимо:

-соблюдение норм введения удобрения и ядохимикатов.

-Включить очаговую или ленточную обработки пестицидами вместо сплошной.

-Внесение удобрений в виде гранул и по возможности с полевой водой.

-Замена ядохимикатов биологическими способами защиты растений.

Очень сложна утилизация животноводческих стоков губительно действующих на водные экосистемы. В настоящее время, наиболее экономичной предусмотрена технология, при которой вредные стоки разделяют с помощью центрифугирования на твердую и жидкую фракции, при этом твердая часть превращается в компост и ее вывозят на поле. Жидкая часть (т.н. жижа) концентрацией до 18% проходит через реактор и перерабатывается в гумус. При разложении органики выделяются метан, CO2,H2S. Энергию этого биогаза используют для производства тепла и энергии.

24. Классификация загрязнений окружающей среды Загрязнением в узком смысле считается привнесение в какую-либо среду новых не характерных для нее физических, химических и биологических агентов или превышение естественного средне - многолетнего уровня этих агентов в среде. Непосредственными объектами загрязнения являются: атмосфера, вода, почва. Косвенными объектами загрязнения (жертвами) являются растения, животные, микроорганизмы, человек. Источники загрязнения:

1. Промышленность (предприятия):

- черная/цветная металлургия;

- машиностроение;

- химическая промышленность;

- стройиндустрия.

2. Тепло-энергетический комплекс.

3. Бытовые и промышленные отходы.

4. Сельское хозяйство.

5. Ядохимикаты.

6. Автотранспорт.

Загрязнения подразделяют на:

1. Природные. Вызванные какими-то естественными, обычно, катастрофическими причинами.

2. Антропогенные. Возникают в результате деятельности людей.

Антропогенные загрязнения: 1. Биологическое: случайное или благодаря деятельности человека. 2. Механическое: засорение среды агентами, оказывающими лишь механическое воздействие без физико-химических последствий.

3. Химическое: изменение естественных химических свойств среды, в результате которого повышается средне - многолетнее колебание количества каких-либо веществ для рассматриваемого периода времени или проникновения в среду веществ, нормально отсутствующих в ней, или в концентрациях превышающих норму.

4. Физическое:

1. тепловое (термальное): возникающее в результате повышения температуры среды, главным образом в связи с промышленными выбросами нагретого воздуха и воды;

2. световое: нарушение естественной освещенности местности в результате воздействия искусственных источников света приводящее к аномалиям в жизни растений и животных;

3. шумовое: образуется в результате увеличения интенсивности и повторяемости шума сверх природного уровня.

4. электромагнитное: в результате изменения электромагнитных свойств среды, приводящие к глобальным и местным геофизическим аномалиям и изменениям в тонких биологических структурах.

5. радиоактивное: связанное с превышением естественного уровня содержания в среде радиоактивных элементов (веществ).

5. Микробиологическое (микробное): появление необычно большого количества микроорганизмов связанное с массовым их размножением на антропогенных субстратах или средах измененных в ходе хозяйственной деятельности человека.

С экологических позиций загрязнение окружающей среды есть любое внесение в ту или иную экологическую систему несвойственных ей живых или неживых компонентов, или структурных изменений прерывающих круговорот веществ, их ассимиляцию, поток энергии вследствие чего данная экосистема разрушается, или снижается ее продуктивность.

При изучении или описании современных процессов в экосистемах и в биосфере в целом принято выделять загрязнение:

• химическое (или ингредиентное), заключающееся в изменении химического состава среды (отклонение от нормального уровня концентрации характерных ингредиентов и от появления новых.);

• физическое, (или параметрическое), связано с отклонением от нормы физических параметров окружающей среды;

• биологическое, включает микробиологическое (бактериями и вирусами – возбудителями, носящими характер эпидемий) и макробиологическое животными и растениями, случайно либо ошибочно интродуцированными в новые экосистемы).

По масштабам воздействия различают загрязнение биосферы:

• локальное – город, крупное предприятие, районы добычи полезных ископаемых, крупные животноводческие комплексы и т.д.

• региональное –значительные территории и акватории;

• глобальное – распространяется на большие расстояния от места возникновения и оказывает неблагоприятное воздействие на крупные регионы, вплоть до общепланетарного влияния (чаще всего связано с выбросами в атмосферу).

По Г.В. Стадницкому и А.И.Родионову,1988г.:

Ингредиентное (минеральное и органическое) загрязнение как совокупность веществ, чуждых естественным биогеоценозам (например, бытовые стоки, ядохимикаты, продукты сгорания и т.д.)

Параметрическое загрязнение, связанное с изменениями качественных параметров окружающей среды (тепловое, шумовое, радиационное, электромагнитное).

Биоценотическое загрязнение, вызывающее нарушение в составе и структуры популяции живых организмов (перепромысел, направленная интродукция и акклиматизация видов и т.д.).

Стациально – деструктурное загрязнение (стация – место обитания популяции, деструкция – разрушение.), связанное с нарушением и преобразованием ландшафтов и экосистем в процессе природопользования (зарегулирования водотоков, урбанизация, вырубка лесных насаждений и пр.)

25. Структура экологии:

1. Экология человека и животных.

2. Растений и микроорганизмов.

3. Клетки и организма.

4. Водоемов, суши, воздушной среды.

5. Тропиков и полярной зоны.

6. Загрязненных и незагрязненных систем.

7. Земная и космическая.

8. Теоретическая и прикладная.

Особый статус имеет экология человека и человеческого общества. Под экологией человека понимают комплексную дисциплину исследующую общие законы взаимоотношения биосферы и антропосистемы (структурных уровней человечества, его групп и индивидумов), влияние природной среды (в ряде случаев и социальной среды) на человека и группы людей. Экология как наука основана на разных отраслях биологии (физиология, генетика, биофизика), связана с небиологическими науками (физика, химия, геология, математика). "Географическая экология", "Химическая экология", "Математическая экология", "Медицинская экология". Под инженерной экологией понимается система инженерно-технических мероприятий направленных на сохранение качества среды в условиях растущего промышленного производства.

26. Предмет и задачи экологии. 1866 Эрнест Геккель предложил термин "экология", от греч. слов "ойкос" - дом и "логос" учение. Под экологией он понимал сумму знаний относящихся к экономии природы. В современном понимании, экология - наука об отношениях организмов или групп организмов к окружающей их среде. Экология развивалась как составляющая часть биологической науки в тесной связи с другими естественными науками: химией, физикой, биологией, почвоведением, математикой. Предметом экологии является совокупность или структура связи между организмами и окружающей средой. Главный объект изучения в экологии – это экосистемы, т.е. единые природные комплексы, образованные живыми организмами и средой обитания. В область экологии входят изучение отдельных видов организмов (организационный уровень), их популяции, т. е совокупность особей одного вида (популяционно-видовой уровень) и биосферы в целом (биосферный уровень). Основной частью экологии, как биологической науки является общая экология, которая изучает общие закономерности взаимоотношений любых живых организмов и среды, включая человека, как биологическое существо.

В составе общей экологии выделяют следующие основные разделы: 1. аутэкологию: исследующую индивидуальные связи отдельного организма (виды особи) с окружающей его средой. 2. популяционную экологию (демоэкологию): в задачу которой входит изучение структуры и динамики популяций отдельных видов. Популяционно экологическую рассматривают как специальный отдел аутэкологии. 3. синэкологию (биоценологию) - изучающую взаимодействие популяции сообществ и экосистем со средой. Таким образом, аутэкология изучает взаимодействие со средой отдельной особи, а комплексное изучение групп организмов составляющих определенное единство служит предметом синэкологии. Экология классифицируется по конкретным объектам и средам исследования.